Theoretical study of vortex states and superconducting properties in multi-orbital electronic system

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鉄系超伝導体FeSe の2回対称なネマティック超伝導の渦糸状態を主な対象とし、多軌道電子系超伝導における磁場下の渦糸状態での物性を解明することを目的に、超伝導渦糸状態の空間構造と物性について定量的理論計算を実施する手法の開発を進めている。超伝導渦糸状態の空間構造と物理量の理論計算手法は、これまで独自に開発してきた渦糸格子でのEilenberger 理論計算をベースにして研究を進め、この手法の中でネマティック超伝導の特徴を考慮できるように発展させている。前年度の研究では、超伝導ギャップの2回対称性の効果に加え、フェルミ面形状の2回対称性を考慮に入れて渦糸状態の空間構造を評価する理論計算手法を開発したが、1つのフェルミ面のみを抜き出して扱うモデルであった。しかし、実際のFeSeは複数のフェルミ面からなるため、STM実験との比較などにおいて、他のフェルミ面からの寄与の評価が検討課題となっていた。そこで、FeSeのネマティック電子状態に対する第一原理電子状態計算から得られた多軌道tight-bindingモデルによる多バンドフェルミ面と実験で観測された異方的超伝導ギャップ構造を考慮できる計算手法を開発し、渦糸まわりの局所電子状態の理論計算結果から、走査型トンネル顕微鏡で観測された渦糸像における多バンド構造の寄与を解明する研究を進めた。また、ここで開発した計算手法を応用して、銅酸化物高温超伝導体La_2-x_Sr_x_CuO_4_のフェルミ面形状を考慮したEilenberger理論計算により、渦糸格子変形に伴う自由エネルギーの変化を定量的に計算し、安定な渦糸格子形状の磁場変化を理論評価した。そして、高磁場で正方格子の方位が45度回転する転移が存在することを示し、この系におけるパルス強磁場下の超音波実験で観測された異常を説明することに成功するなど、他の系への研究の展開も進めている。